JP3303104B2 - 電力変換器の故障モニタ装置 - Google Patents
電力変換器の故障モニタ装置Info
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- JP3303104B2 JP3303104B2 JP12651696A JP12651696A JP3303104B2 JP 3303104 B2 JP3303104 B2 JP 3303104B2 JP 12651696 A JP12651696 A JP 12651696A JP 12651696 A JP12651696 A JP 12651696A JP 3303104 B2 JP3303104 B2 JP 3303104B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流を交流に、ま
たは、交流を直流に変換する電力変換器のゲートパルス
の誤点弧等に基づく故障をモニタリングする電力変換器
の故障モニタ装置に関する。
たは、交流を直流に変換する電力変換器のゲートパルス
の誤点弧等に基づく故障をモニタリングする電力変換器
の故障モニタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、複数のスイッチング素子を各々所
定のゲートパルスにより駆動して、直流を交流に、また
は、交流を直流に変換する電力変換器に使用されるスイ
ッチング素子として、ＩＧＢＴのような高速スイッチン
グ素子が採用される傾向にある。一般に、スイッチング
素子のゲート破壊の要因であるゲートパルスの誤点弧
は、数１０μｓ以下のグリッジによるケースが多い。し
かし、従来のゲートパルスのモニタとしては、図７に示
すように、サンプリング周期２５０μｓ程度の一定周期
でサンプリングする方式である。図７は、ゲートパルス
１とゲートパルス２のサンプリングと、このサンプリン
グ結果をモニタ再生したゲートパルス１とゲートパルス
２を示す。この場合、各サンプリング時刻（〇印）の間
に、図７に示すような数１０μｓ以下のグリッジが発生
したとき、このグリッジはサンプリング時刻の位置に存
在していないため、モニタ再生時にこのグリッジを確認
できない不具合があった。実際、ＩＧＢＴのような高速
スイッチング素子のゲートパルスを、グリッジの発生も
含めてモニタするには、数μｓでのサンプリングが必要
であるが、マイクロコンピュータの演算能力やサンプリ
ングデータの収集量（メモリ容量）を考慮すると、サン
プリング周期としては現状の２５０μｓ程度が限界であ
る。以上の問題は、スイッチング素子の高速化が進むに
つれて顕著になり、ゲート破壊の原因断定及び対策に時
間を費やすことになる。
定のゲートパルスにより駆動して、直流を交流に、また
は、交流を直流に変換する電力変換器に使用されるスイ
ッチング素子として、ＩＧＢＴのような高速スイッチン
グ素子が採用される傾向にある。一般に、スイッチング
素子のゲート破壊の要因であるゲートパルスの誤点弧
は、数１０μｓ以下のグリッジによるケースが多い。し
かし、従来のゲートパルスのモニタとしては、図７に示
すように、サンプリング周期２５０μｓ程度の一定周期
でサンプリングする方式である。図７は、ゲートパルス
１とゲートパルス２のサンプリングと、このサンプリン
グ結果をモニタ再生したゲートパルス１とゲートパルス
２を示す。この場合、各サンプリング時刻（〇印）の間
に、図７に示すような数１０μｓ以下のグリッジが発生
したとき、このグリッジはサンプリング時刻の位置に存
在していないため、モニタ再生時にこのグリッジを確認
できない不具合があった。実際、ＩＧＢＴのような高速
スイッチング素子のゲートパルスを、グリッジの発生も
含めてモニタするには、数μｓでのサンプリングが必要
であるが、マイクロコンピュータの演算能力やサンプリ
ングデータの収集量（メモリ容量）を考慮すると、サン
プリング周期としては現状の２５０μｓ程度が限界であ
る。以上の問題は、スイッチング素子の高速化が進むに
つれて顕著になり、ゲート破壊の原因断定及び対策に時
間を費やすことになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
２５０μｓ程度のサンプリング周期での一定周期サンプ
リング方式によるゲートパルスの故障モニタリングで
は、数１０μｓ以下のグリッジによるゲートパルスの誤
点弧によってゲート破壊故障が起きた場合、モニタデー
タからグリッジの発生を確認できない、という欠点があ
った。また、サンプリング周期を小さくすることは、マ
イクロコンピュータ（マイコン）の演算能力と収集デー
タのメモリ容量の制約を受けていた。
２５０μｓ程度のサンプリング周期での一定周期サンプ
リング方式によるゲートパルスの故障モニタリングで
は、数１０μｓ以下のグリッジによるゲートパルスの誤
点弧によってゲート破壊故障が起きた場合、モニタデー
タからグリッジの発生を確認できない、という欠点があ
った。また、サンプリング周期を小さくすることは、マ
イクロコンピュータ（マイコン）の演算能力と収集デー
タのメモリ容量の制約を受けていた。
【０００４】本発明の課題は、上記事情に鑑み、マイコ
ンの演算数を低減し、モニタ用メモリ容量の低減を図る
と共に、ゲートパルスとグリッジの発生を正確に再生
し、スイッチング素子の故障原因の追跡時間を大幅に短
縮させることにある。
ンの演算数を低減し、モニタ用メモリ容量の低減を図る
と共に、ゲートパルスとグリッジの発生を正確に再生
し、スイッチング素子の故障原因の追跡時間を大幅に短
縮させることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題は、ゲートパル
スの立上り、立下がりの変化点（エッジ）を検出し、エ
ッジ検出時のゲートパルスのオン・オフ状態と時刻デー
タおよびその他のモニタ信号である電力変換器の直流入
力電流または電圧もしくは出力電流等のモニタ信号と故
障検知信号をそれぞれ所定区間だけモニタデータとして
順次メモリに格納し、故障事故が起きた際にモニタデー
タの更新を停止させることによって、解決される。ま
た、一定周期のパルスを出力するクロック発生器と、前
記クロックのタイミングに基づいて前サンプリング時刻
のゲートパルスデータと現サンプリング時刻のゲートパ
ルスデータを保持する二つのラッチと、この二つのラッ
チの出力を比較し、前記ゲートパルスの立上り、立ち下
がりの変化点（エッジ）を検出するコンパレータと、エ
ッジ検出時の時刻データを生成する時刻カウンタと、前
記コンパレータが前記ゲートパルスのエッジを検出した
ときのゲートパルスのオン・オフ状態と時刻データおよ
びその他のモニタ信号である電力変換器の直流入力電流
または電圧もしくは出力電流等のモニタ信号と故障検知
信号をモニタデータとして格納するモニタメモリと、モ
ニタ再生時に前記ゲートパルスのオン・オフ状態と時刻
データおよびその他のモニタ信号である電力変換器の直
流入力電流または電圧もしくは出力電流等のモニタ信号
と故障検知信号をリンクさせるアドレスを管理するアド
レスカウンタと、これらの動作を制御するマイクロコン
ピュータを有することによって、解決される。
スの立上り、立下がりの変化点（エッジ）を検出し、エ
ッジ検出時のゲートパルスのオン・オフ状態と時刻デー
タおよびその他のモニタ信号である電力変換器の直流入
力電流または電圧もしくは出力電流等のモニタ信号と故
障検知信号をそれぞれ所定区間だけモニタデータとして
順次メモリに格納し、故障事故が起きた際にモニタデー
タの更新を停止させることによって、解決される。ま
た、一定周期のパルスを出力するクロック発生器と、前
記クロックのタイミングに基づいて前サンプリング時刻
のゲートパルスデータと現サンプリング時刻のゲートパ
ルスデータを保持する二つのラッチと、この二つのラッ
チの出力を比較し、前記ゲートパルスの立上り、立ち下
がりの変化点（エッジ）を検出するコンパレータと、エ
ッジ検出時の時刻データを生成する時刻カウンタと、前
記コンパレータが前記ゲートパルスのエッジを検出した
ときのゲートパルスのオン・オフ状態と時刻データおよ
びその他のモニタ信号である電力変換器の直流入力電流
または電圧もしくは出力電流等のモニタ信号と故障検知
信号をモニタデータとして格納するモニタメモリと、モ
ニタ再生時に前記ゲートパルスのオン・オフ状態と時刻
データおよびその他のモニタ信号である電力変換器の直
流入力電流または電圧もしくは出力電流等のモニタ信号
と故障検知信号をリンクさせるアドレスを管理するアド
レスカウンタと、これらの動作を制御するマイクロコン
ピュータを有することによって、解決される。
【０００６】本発明は、ゲートパルスの変化点（エッ
ジ）でのみサンプリングしてモニタデータとすることに
より、マイコンの演算数を低減し、メモリ容量の低減を
図ることができる。また、各サンプリング時の時刻デー
タをモニタデータとしてメモリに格納することにより、
各サンプリングの時間的な相対位置が明確になり、ゲー
トパルスを正確にモニタすることができる。従って、例
えば数１０μｓ以下のグリッジの発生の有無が明確にな
り、他のモニタ信号の異常現象波形からスイッチング素
子破壊等の故障原因がグリッジによるものか否かを明確
にかつ速やかに判別できるようになり、故障原因の追跡
時間を大幅に短縮することができる。
ジ）でのみサンプリングしてモニタデータとすることに
より、マイコンの演算数を低減し、メモリ容量の低減を
図ることができる。また、各サンプリング時の時刻デー
タをモニタデータとしてメモリに格納することにより、
各サンプリングの時間的な相対位置が明確になり、ゲー
トパルスを正確にモニタすることができる。従って、例
えば数１０μｓ以下のグリッジの発生の有無が明確にな
り、他のモニタ信号の異常現象波形からスイッチング素
子破壊等の故障原因がグリッジによるものか否かを明確
にかつ速やかに判別できるようになり、故障原因の追跡
時間を大幅に短縮することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態であり、
交流誘導モータを駆動する電力変換器（インバータ）の
故障モニタ装置を示す。なお、対象とする電力変換器
は、静止形のインバータ（ＳＩＶ）や交流を直流に変換
するコンバータであってもよい。図１において、電力変
換器は、三相の場合、直流電源６の間に直列接続した二
つのスイッチング素子（ＩＧＢＴ等のスイッチング素
子）４を三相分として、各相のスイッチング素子４の直
列接続先から負荷となる交流誘導モータ５に接続する。
各々のスイッチング素子４のＰＷＭ生成部２から出力さ
れるＰＷＭ変調信号（電圧の大きさは同じで時間幅が異
なるパルス）をゲートドライブ３に入力し、ゲートドラ
イブ３からのゲートパルス信号をスイッチング素子４の
ゲートに印加する。本実施形態の故障モニタ装置１に
は、ゲートパルス信号及び電力変換器の直流入力電流
（または、電圧）もしくは出力電流等のモニタ信号と故
障検知信号を入力する。図１では、便宜上、一つのスイ
ッチング素子に関しての故障モニタ装置についてしか記
載していないが、当然ながら全素子について行うことは
勿論である。
用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態であり、
交流誘導モータを駆動する電力変換器（インバータ）の
故障モニタ装置を示す。なお、対象とする電力変換器
は、静止形のインバータ（ＳＩＶ）や交流を直流に変換
するコンバータであってもよい。図１において、電力変
換器は、三相の場合、直流電源６の間に直列接続した二
つのスイッチング素子（ＩＧＢＴ等のスイッチング素
子）４を三相分として、各相のスイッチング素子４の直
列接続先から負荷となる交流誘導モータ５に接続する。
各々のスイッチング素子４のＰＷＭ生成部２から出力さ
れるＰＷＭ変調信号（電圧の大きさは同じで時間幅が異
なるパルス）をゲートドライブ３に入力し、ゲートドラ
イブ３からのゲートパルス信号をスイッチング素子４の
ゲートに印加する。本実施形態の故障モニタ装置１に
は、ゲートパルス信号及び電力変換器の直流入力電流
（または、電圧）もしくは出力電流等のモニタ信号と故
障検知信号を入力する。図１では、便宜上、一つのスイ
ッチング素子に関しての故障モニタ装置についてしか記
載していないが、当然ながら全素子について行うことは
勿論である。
【０００８】次に、故障モニタ装置１の詳細について説
明する。図２は、その故障モニタ装置１のハードウェア
のブロック図を示す。図２において、１１、１２はラッ
チ、１３はコンパレータ、１４はクロック発生器、１５
はモニタスタート／ストップレジスタ、１６はページレ
ジスタ、１７はアドレスデコーダ、１８はアドレスカウ
ンタ、１９は時刻カウンタ、２０はモニタメモリ、２１
はマイクロコンピュータである。太線はアドレス、デー
タバス、細線は制御信号ラインを示す。モニタメモリ２
０は、図３のようにハードウェアが書き込むエリア（ペ
ージ）と、ソフトウェアが書き込むエリア（ページ）か
らなる。図３において、ハードウェアが書き込むエリア
として、ページ１〜７を示し、各ページ１毎に１回目ハ
ードデータ〜７回目ハードデータを書き込む。ここで、
各ページのアドレス（１）〜（８）には、それぞれ時刻
データ（１）〜（８）とゲートパルスデータ（１）〜
（８）を書き込む。また、ソフトウェアが書き込むエリ
アとして、ページ８を示し、このページには１回目〜７
回目故障ソフトデータと管理データのエリアがあり、そ
れぞれの故障ソフトデータとしてアドレスカウンタデー
タ（１）〜（４）と電流、電圧、故障信号データ（１）
〜（４）を書き込み、管理データとして故障発生時のソ
フトウェアデータのアドレスカウンタ値、故障発生時の
ハードウェアデータのアドレスカウンタ値、故障発生時
刻データを書き込む。
明する。図２は、その故障モニタ装置１のハードウェア
のブロック図を示す。図２において、１１、１２はラッ
チ、１３はコンパレータ、１４はクロック発生器、１５
はモニタスタート／ストップレジスタ、１６はページレ
ジスタ、１７はアドレスデコーダ、１８はアドレスカウ
ンタ、１９は時刻カウンタ、２０はモニタメモリ、２１
はマイクロコンピュータである。太線はアドレス、デー
タバス、細線は制御信号ラインを示す。モニタメモリ２
０は、図３のようにハードウェアが書き込むエリア（ペ
ージ）と、ソフトウェアが書き込むエリア（ページ）か
らなる。図３において、ハードウェアが書き込むエリア
として、ページ１〜７を示し、各ページ１毎に１回目ハ
ードデータ〜７回目ハードデータを書き込む。ここで、
各ページのアドレス（１）〜（８）には、それぞれ時刻
データ（１）〜（８）とゲートパルスデータ（１）〜
（８）を書き込む。また、ソフトウェアが書き込むエリ
アとして、ページ８を示し、このページには１回目〜７
回目故障ソフトデータと管理データのエリアがあり、そ
れぞれの故障ソフトデータとしてアドレスカウンタデー
タ（１）〜（４）と電流、電圧、故障信号データ（１）
〜（４）を書き込み、管理データとして故障発生時のソ
フトウェアデータのアドレスカウンタ値、故障発生時の
ハードウェアデータのアドレスカウンタ値、故障発生時
刻データを書き込む。
【０００９】続いて、動作を説明する。マイクロコンピ
ュータ２１がモニタメモリ２０にモニタデータを書き込
むページ（ページアドレス）を設定してから所定のアド
レスにアクセスし、アドレスデコーダ１７からモニタス
タート／ストップレジスタ１５に信号を出力すると、モ
ニタスタート／ストップレジスタ１５はモニタスタート
信号を出力する。一方、クロック発生器１４からはラッ
チ１１、１２に対して、モニタするゲートパルス幅より
十分短い周期（本例では、ＩＧＢＴのスイッチング周波
数が数ｋＨｚに対してクロック周波数は１．２５ＭＨｚ
とする。）のクロックパルスを出力する。ラッチ１１は
現サンプリング時刻のパルスデータ（オン・オフ状態）
を、ラッチ１２は前サンプリング時刻のパルスデータ
（オン・オフ状態）をそれぞれ保持し、両者の出力はコ
ンパレータ１３に入力する。コンパレータ１３は両者の
値を比較し、値が一致したときは何も出力せず、モニタ
を続ける。値が一致しないときは、アドレスカウンタ１
８を作動させ、（ページアドレス＋アドレスカウンタ
値）番地にラッチ１１の出力（現サンプリング時刻のゲ
ートパルスデータ）と、その時の時刻カウンタ１９が出
力する時刻データ（相対時刻）を、図３に示すように、
格納した後、再びモニタを続ける。ここで、故障検知が
ない場合、前に書かれたデータは上書きされる。
ュータ２１がモニタメモリ２０にモニタデータを書き込
むページ（ページアドレス）を設定してから所定のアド
レスにアクセスし、アドレスデコーダ１７からモニタス
タート／ストップレジスタ１５に信号を出力すると、モ
ニタスタート／ストップレジスタ１５はモニタスタート
信号を出力する。一方、クロック発生器１４からはラッ
チ１１、１２に対して、モニタするゲートパルス幅より
十分短い周期（本例では、ＩＧＢＴのスイッチング周波
数が数ｋＨｚに対してクロック周波数は１．２５ＭＨｚ
とする。）のクロックパルスを出力する。ラッチ１１は
現サンプリング時刻のパルスデータ（オン・オフ状態）
を、ラッチ１２は前サンプリング時刻のパルスデータ
（オン・オフ状態）をそれぞれ保持し、両者の出力はコ
ンパレータ１３に入力する。コンパレータ１３は両者の
値を比較し、値が一致したときは何も出力せず、モニタ
を続ける。値が一致しないときは、アドレスカウンタ１
８を作動させ、（ページアドレス＋アドレスカウンタ
値）番地にラッチ１１の出力（現サンプリング時刻のゲ
ートパルスデータ）と、その時の時刻カウンタ１９が出
力する時刻データ（相対時刻）を、図３に示すように、
格納した後、再びモニタを続ける。ここで、故障検知が
ない場合、前に書かれたデータは上書きされる。
【００１０】一方、各種モニタ信号（電流、電圧等）お
よび故障検知信号は、マイクロコンピュータ２１（ソフ
トウェア）により一定周期（クロック発生器１４の周期
よりも十分長い時間、本例では２００μｓ）でサンプリ
ングする。このときのソフトウェアの動作を図４のフロ
ーチャートに示す。ソフトウェアは、前述のようにペー
ジアドレスを設定し、ハードウェアのモニタを開始した
後、まず、故障検知がない場合は、１回目故障ソフトデ
ータとして各サンプリング時にその時のアドレスカウン
タ値（１）〜（４）と各種モニタ信号（アナログ）（電
流、電圧等）および故障検知信号（ディジタル）（１）
〜（４）を図３のようにソフトデータのページ８に順次
格納する。故障検知がない場合、前に書かれたデータは
上書きされる。また、故障検知がある場合、故障検知信
号を受け取ると、まず、図３の管理データすなわち故障
発生時のソフトウェアデータのアドレスカウンタ値、故
障発生時のハードウェアデータのアドレスカウンタ値、
故障発生時刻データを格納してから、所定時間以内にモ
ニタスタート／ストップレジスタ１５の出力を止めて、
ハードウェア及びソフトウェアの現在のデータの更新を
停止する。そして、ページレジスタ１６の値をインクリ
メントしてハードウェアがゲートパルスデータを格納す
るモニタメモリ２０のページをページ２（２回目ハード
データ）に切り替え、かつ、ソフトウェアの書き込み領
域を２回目故障ソフトデータに切り替えた後に、再びモ
ニタを開始する。以下同様に、故障検知がある場合に
は、ページレジスタ１６の値をインクリメントして、順
次ハードウェアがゲートパルスデータを格納するモニタ
メモリ２０のページをページ３〜７（３〜７回目ハード
データ）に切り替え、かつ、ソフトウェアの書き込み領
域を３〜７回目故障ソフトデータに切り替えた後に、再
びモニタを開始する。
よび故障検知信号は、マイクロコンピュータ２１（ソフ
トウェア）により一定周期（クロック発生器１４の周期
よりも十分長い時間、本例では２００μｓ）でサンプリ
ングする。このときのソフトウェアの動作を図４のフロ
ーチャートに示す。ソフトウェアは、前述のようにペー
ジアドレスを設定し、ハードウェアのモニタを開始した
後、まず、故障検知がない場合は、１回目故障ソフトデ
ータとして各サンプリング時にその時のアドレスカウン
タ値（１）〜（４）と各種モニタ信号（アナログ）（電
流、電圧等）および故障検知信号（ディジタル）（１）
〜（４）を図３のようにソフトデータのページ８に順次
格納する。故障検知がない場合、前に書かれたデータは
上書きされる。また、故障検知がある場合、故障検知信
号を受け取ると、まず、図３の管理データすなわち故障
発生時のソフトウェアデータのアドレスカウンタ値、故
障発生時のハードウェアデータのアドレスカウンタ値、
故障発生時刻データを格納してから、所定時間以内にモ
ニタスタート／ストップレジスタ１５の出力を止めて、
ハードウェア及びソフトウェアの現在のデータの更新を
停止する。そして、ページレジスタ１６の値をインクリ
メントしてハードウェアがゲートパルスデータを格納す
るモニタメモリ２０のページをページ２（２回目ハード
データ）に切り替え、かつ、ソフトウェアの書き込み領
域を２回目故障ソフトデータに切り替えた後に、再びモ
ニタを開始する。以下同様に、故障検知がある場合に
は、ページレジスタ１６の値をインクリメントして、順
次ハードウェアがゲートパルスデータを格納するモニタ
メモリ２０のページをページ３〜７（３〜７回目ハード
データ）に切り替え、かつ、ソフトウェアの書き込み領
域を３〜７回目故障ソフトデータに切り替えた後に、再
びモニタを開始する。
【００１１】以上のハードウェアによるモニタデータ及
びソフトウェアによるモニタデータは、モニタ再生時
に、図５のように、アドレスを管理するアドレスカウン
タ１８のアドレスカウンタ値に基づいて、例えば、アド
レス（３）のハードウェアデータ〈時刻データｔ
（３），ゲートパルスデータ（３）〉と、アドレス
（３）のソフトウェアデータ（１）リンクして、また、
アドレス（７）、アドレス（９）についても同様にリン
クして編集し、一回分の故障データとなる。
びソフトウェアによるモニタデータは、モニタ再生時
に、図５のように、アドレスを管理するアドレスカウン
タ１８のアドレスカウンタ値に基づいて、例えば、アド
レス（３）のハードウェアデータ〈時刻データｔ
（３），ゲートパルスデータ（３）〉と、アドレス
（３）のソフトウェアデータ（１）リンクして、また、
アドレス（７）、アドレス（９）についても同様にリン
クして編集し、一回分の故障データとなる。
【００１２】図６に、二つのゲートパルス１，２とモー
タ電流をモニタ中に、グリッジの発生によってモータ電
流が過電流に陥り、ゲート故障に至った場合のモニタ結
果の例を示す。ゲートパルスのモニタリングは、クロッ
ク発生器１４の周期（本実施形態では８００ｎｓ）毎に
行っている（図示点線）。本実施形態は、図２において
説明したように、ラッチ１１が現サンプリング時刻のパ
ルスデータ（オン・オフ状態）を、ラッチ１２が前サン
プリング時刻のパルスデータ（オン・オフ状態）をそれ
ぞれ保持し、コンパレータ１３が両者の値を比較し、値
が一致したときは何も出力せず、モニタを続け、また、
値が一致しないときは、ラッチ１１の出力つまりゲート
パルスデータ（現サンプリング時刻のゲートパルスデー
タ）と、その時の時刻カウンタ１９が出力する時刻デー
タ（相対時刻）をモニタメモリ２０に順次格納すること
から、図６上段に示すゲートパルス１，２の立上り、立
ち下がりの変化点（エッジ）を検出したときにのみ、現
サンプリング時刻のゲートパルスデータ１，２と、その
時の時刻データｔ0〜ｔ12をモニタメモリ２０に格納す
る。そして、ゲートパルスの変化がないときは、モニタ
データとしてメモリ２０に格納しない。この区間のパル
スデータは、直前に行われたサンプリング時のデータと
同一とみなされる。従って、時刻データの精度を上げさ
えすれば、モニタした複数のゲートパルスはパルス列中
の個々のパルスの時間的な相対位置を変えずに再生でき
る。また、ゲートパルスの変化点（エッジ）のみを検出
し、グリッジを検出するための必要最小限のサンプリン
グとすることにより、マイコンの演算数を低減し、モニ
タ用メモリ容量の低減が図れる。また、ソフトウェアが
アドレスカウンタ値と各種モニタ信号（電流、電圧等）
および故障検知信号をモニタメモリ２０に格納する。そ
こで、モニタメモリ２０に格納されているハードウェア
によるモニタデータ及びソフトウェアによるモニタデー
タを再生すると、図６下段のようになる。すなわち、図
６下段は、時刻ｔ0〜ｔ12のハードウェアによるモニタ
データ及びソフトウェアによるモニタデータからゲート
パルス１，２および各種モニタ信号（例、電流）と故障
検知信号が正確に再生され、時刻ｔ7においてグリッジ
が発生し、これによりゲートの誤点弧が引き起され、素
子の過電流を招いてゲートの故障事故が起ったことを示
す。そして、ここでは、故障検知信号を受けた時刻ｔ7
より所定時間以内にモニタを停止する。
タ電流をモニタ中に、グリッジの発生によってモータ電
流が過電流に陥り、ゲート故障に至った場合のモニタ結
果の例を示す。ゲートパルスのモニタリングは、クロッ
ク発生器１４の周期（本実施形態では８００ｎｓ）毎に
行っている（図示点線）。本実施形態は、図２において
説明したように、ラッチ１１が現サンプリング時刻のパ
ルスデータ（オン・オフ状態）を、ラッチ１２が前サン
プリング時刻のパルスデータ（オン・オフ状態）をそれ
ぞれ保持し、コンパレータ１３が両者の値を比較し、値
が一致したときは何も出力せず、モニタを続け、また、
値が一致しないときは、ラッチ１１の出力つまりゲート
パルスデータ（現サンプリング時刻のゲートパルスデー
タ）と、その時の時刻カウンタ１９が出力する時刻デー
タ（相対時刻）をモニタメモリ２０に順次格納すること
から、図６上段に示すゲートパルス１，２の立上り、立
ち下がりの変化点（エッジ）を検出したときにのみ、現
サンプリング時刻のゲートパルスデータ１，２と、その
時の時刻データｔ0〜ｔ12をモニタメモリ２０に格納す
る。そして、ゲートパルスの変化がないときは、モニタ
データとしてメモリ２０に格納しない。この区間のパル
スデータは、直前に行われたサンプリング時のデータと
同一とみなされる。従って、時刻データの精度を上げさ
えすれば、モニタした複数のゲートパルスはパルス列中
の個々のパルスの時間的な相対位置を変えずに再生でき
る。また、ゲートパルスの変化点（エッジ）のみを検出
し、グリッジを検出するための必要最小限のサンプリン
グとすることにより、マイコンの演算数を低減し、モニ
タ用メモリ容量の低減が図れる。また、ソフトウェアが
アドレスカウンタ値と各種モニタ信号（電流、電圧等）
および故障検知信号をモニタメモリ２０に格納する。そ
こで、モニタメモリ２０に格納されているハードウェア
によるモニタデータ及びソフトウェアによるモニタデー
タを再生すると、図６下段のようになる。すなわち、図
６下段は、時刻ｔ0〜ｔ12のハードウェアによるモニタ
データ及びソフトウェアによるモニタデータからゲート
パルス１，２および各種モニタ信号（例、電流）と故障
検知信号が正確に再生され、時刻ｔ7においてグリッジ
が発生し、これによりゲートの誤点弧が引き起され、素
子の過電流を招いてゲートの故障事故が起ったことを示
す。そして、ここでは、故障検知信号を受けた時刻ｔ7
より所定時間以内にモニタを停止する。
【００１３】このように、本実施形態の故障モニタ装置
により、ゲートパルスを正確に再生すると同時に、故障
検知信号の発生時刻、モニタ信号に異常のあった時刻、
そして、ゲートパルスの観測結果によって、誤点弧があ
ったか否かを正確にかつ速やかに断定でき、その後、適
切な処置を施すことができる。
により、ゲートパルスを正確に再生すると同時に、故障
検知信号の発生時刻、モニタ信号に異常のあった時刻、
そして、ゲートパルスの観測結果によって、誤点弧があ
ったか否かを正確にかつ速やかに断定でき、その後、適
切な処置を施すことができる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
故障検知信号の発生時刻、モニタ信号に異常のあった時
刻、そして、ゲートパルスの観測結果によって、ゲート
パルスに加わる例えば数１０μｓ以下のグリッジをモニ
タし、誤点弧があったか否かを正確にかつ速やかに断定
でき、原因追跡時間が大幅に短縮されると共に、その
後、適切な処置を施すことができる。また、各サンプリ
ング時の時刻データをモニタデータとしてメモリに格納
することにより、各サンプリングの時間的な相対位置が
明確になり、ゲートパルスを正確にモニタすることがで
きる。また、ゲートパルスの変化点（エッジ）でのみサ
ンプリングしてモニタデータを検出し、グリッジを検出
するための必要最小限のサンプリングとすることによ
り、マイコンの演算数を低減し、モニタ用メモリ容量の
低減を図ることができ、経済的なシステム構成が図れ
る。
故障検知信号の発生時刻、モニタ信号に異常のあった時
刻、そして、ゲートパルスの観測結果によって、ゲート
パルスに加わる例えば数１０μｓ以下のグリッジをモニ
タし、誤点弧があったか否かを正確にかつ速やかに断定
でき、原因追跡時間が大幅に短縮されると共に、その
後、適切な処置を施すことができる。また、各サンプリ
ング時の時刻データをモニタデータとしてメモリに格納
することにより、各サンプリングの時間的な相対位置が
明確になり、ゲートパルスを正確にモニタすることがで
きる。また、ゲートパルスの変化点（エッジ）でのみサ
ンプリングしてモニタデータを検出し、グリッジを検出
するための必要最小限のサンプリングとすることによ
り、マイコンの演算数を低減し、モニタ用メモリ容量の
低減を図ることができ、経済的なシステム構成が図れ
る。
【図１】本発明の一実施形態による電力変換器（インバ
ータ）の故障モニタ装置
ータ）の故障モニタ装置
【図２】本発明の故障モニタ装置のハードウェアのブロ
ック図
ック図
【図３】本発明の故障モニタ装置のモニタデータの構造
【図４】本発明の故障モニタ装置のソフトウェアの動作
を示すフローチャート
を示すフローチャート
【図５】モニタデータ再生方法を説明する図
【図６】本発明の故障モニタ装置によるモニタ信号の例
【図７】従来の故障モニタ装置によるモニタ信号の例
１ 故障モニタ装置 ２ ＰＷＭ生成部 ３ ゲートドライブ ４ スイッチング素子 １１，１２ ラッチ １３ コンパレータ １４ クロック発生器 １５ モニタスタート／ストップレジスタ １６ ページレジスタ １８ アドレスカウンタ １９ 時刻カウンタ ２０ モニタメモリ ２１ マイクロコンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０３Ｋ 7/08 Ｈ０３Ｋ 5/00 Ｅ (72)発明者 照沼 睦弘 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式 会社日立製作所 水戸工場内 (72)発明者 作山 秀夫 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式 会社日立製作所 水戸工場内 (56)参考文献 特開 平６−169575（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−236763（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−14558（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−153510（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−4783（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02M 7/48 H02M 1/00 H02P 7/63 H03K 5/1532 H03K 7/08
Claims (2)
- 【請求項１】 複数のスイッチング素子を各々所定のゲ
ートパルスにより駆動する電力変換器において、前記ゲ
ートパルスの立上り、立下がりの変化点（エッジ）を検
出し、エッジ検出時のゲートパルスのオン・オフ状態と
時刻データおよびその他のモニタ信号である電力変換器
の直流入力電流または電圧もしくは出力電流等のモニタ
信号と故障検知信号をそれぞれ所定区間だけモニタデー
タとして順次メモリに格納し、故障事故が起きた際に前
記モニタデータの更新を停止させることを特徴とする電
力変換器の故障モニタ装置。 - 【請求項２】 複数のスイッチング素子を各々所定のゲ
ートパルスにより駆動する電力変換器において、一定周
期のパルスを出力するクロック発生器と、前記クロック
のタイミングに基づいて前サンプリング時刻のゲートパ
ルスデータと現サンプリング時刻のゲートパルスデータ
を保持する二つのラッチと、この二つのラッチの出力を
比較し、前記ゲートパルスの立上り、立ち下がりの変化
点（エッジ）を検出するコンパレータと、エッジ検出時
の時刻データを生成する時刻カウンタと、前記コンパレ
ータが前記ゲートパルスのエッジを検出したときのゲー
トパルスのオン・オフ状態と時刻データおよびその他の
モニタ信号である電力変換器の直流入力電流または電圧
もしくは出力電流等のモニタ信号と故障検知信号をモニ
タデータとして格納するモニタメモリと、モニタ再生時
に前記ゲートパルスのオン・オフ状態と時刻データおよ
びその他のモニタ信号である電力変換器の直流入力電流
または電圧もしくは出力電流等のモニタ信号と故障検知
信号をリンクさせるアドレスを管理するアドレスカウン
タと、これらの動作を制御するマイクロコンピュータを
有することを特徴とする電力変換器の故障モニタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12651696A JP3303104B2 (ja) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | 電力変換器の故障モニタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12651696A JP3303104B2 (ja) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | 電力変換器の故障モニタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09289780A JPH09289780A (ja) | 1997-11-04 |
| JP3303104B2 true JP3303104B2 (ja) | 2002-07-15 |
Family
ID=14937152
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12651696A Expired - Lifetime JP3303104B2 (ja) | 1996-04-23 | 1996-04-23 | 電力変換器の故障モニタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3303104B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10840903B2 (en) | 2018-09-14 | 2020-11-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor module |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4978205B2 (ja) * | 2007-01-17 | 2012-07-18 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置の故障監視装置 |
| JP5076686B2 (ja) * | 2007-07-03 | 2012-11-21 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置の故障監視装置 |
| JP5790671B2 (ja) | 2013-01-16 | 2015-10-07 | 株式会社デンソー | 回路制御装置 |
-
1996
- 1996-04-23 JP JP12651696A patent/JP3303104B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10840903B2 (en) | 2018-09-14 | 2020-11-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor module |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09289780A (ja) | 1997-11-04 |
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